Hiwi Position for pH mapping with STM

Praktikum/Hiwi-Position (10–20 h/Woche, bis Ende 2026) zur Ablagerung von Pt auf STM-Spitzen, um den lokalen pH-Wert an Elektrodenoberflächen mit nanoskaliger Auflösung zu kartieren. Der interfaciale pH-Wert unterscheidet sich oft vom Bulk-pH, was die kinetische und thermodynamische Analyse verzerrt (z.B. HER, CO₂RR). Pt-dekorierte Spitzen lesen den lokalen pH-Wert über das offene Zellpotential der reversiblen Wasserstoffelektrode und die Nernst-Gleichung; der Fokus liegt darauf, wie die Ablagerungsbedingungen die Pt-Morphologie beeinflussen, die die räumliche Auflösung bestimmt.

Laborerfahrung ist erforderlich. Das Praktikum befasst sich mit der Ablagerung von Platin auf einer STM-Spitze, um pH-Werte an Elektrodenoberflächen und innerhalb der Grenzschicht mithilfe modifizierter STM-Spitzen zu kartieren. Der pH-Wert ist ein wichtiger Parameter in elektrochemischen Reaktionen, da er die Reaktionsumgebung beeinflusst und Oxonium-/Hydroxidionen oft an elektrochemischen Reaktionen beteiligt sind. Oft wird angenommen, dass der pH-Wert der Bulk-Lösung derselbe ist wie der an der Grenzfläche, aber dies hat sich als falsch erwiesen, insbesondere in ungepufferten Systemen. Dies führt zu falschen Schätzungen der geeigneten kinetischen und thermodynamischen Parameter im Zusammenhang mit pH-Effekten. Beispielhafte Reaktionen, die von pH-Gradienteneffekten betroffen sind, umfassen die Wasserstoffentwicklungsreaktion und die elektrochemische Reduktion von CO₂.

Nicht nur innerhalb der elektrochemischen Zelle, sondern auch über die Oberfläche der Elektroden sind während des Betriebs pH-Gradienten vorhanden, abhängig von Rauheit, Kristallfacet, Gitterfehlern usw. Diese Merkmale sind nur im Nanoskalabereich auflösbar, aber die derzeitige Methodik hat eine unzureichende Auflösung und andere Probleme, die es sehr herausfordernd machen, diese Effekte unter realistischen Bedingungen zu lösen. Wir möchten die vorherigen SEC(C)M-Messungen verbessern, indem wir platinbeschichtete Spitzen verwenden, um das Auflösen dieser nanoskaligen Merkmale zu ermöglichen. Eine höhere räumliche Auflösung wird eine verfeinerte Sicht auf Struktur-Wirkungs-Beziehungen in Bezug auf pH-Umgebungen auf Oberflächen bieten. Der lokale pH-Wert kann besonders einfach mit elektrochemischen Techniken wie der Messung des offenen Zellpotentials einer reversiblen Wasserstoffelektrode über die Nernst-Gleichung bestimmt werden. Da Platin ein hervorragender Wasserstoffspaltungskatalysator ist, ermöglicht die Platzierung auf der STM-Spitze das Lesen des lokalen pH-Werts über die Nernst-Gleichung. In Fortführung der vorherigen Arbeiten werden Sie bestimmen, wie die Pt-Ablagerungstechniken und -bedingungen die Morphologie des abgelagerten Pts beeinflussen. Das Verständnis und die Optimierung der Morphologie von Pt auf der STM-Spitze sind entscheidend, da sie die Auflösung der Messung bestimmen, da sie das minimale Volumenelement definiert, mit dem die Spitze interagiert, um den pH-Wert zu messen.

Was bringen Sie mit?

• Interesse an Elektrochemie und Oberflächenwissenschaft
• Motivation, neue Dinge zu lernen
• Fähigkeit, kritisch über Daten nachzudenken
• Erfahrung in einem Chemielabor

Was bieten wir?

• Hiwi-Position bis Ende dieses Jahres für 10–20 Stunden pro Woche
• Kleine und junge Gruppe
• Gelegenheit, an grundlegenden Problemen in der Elektrochemie zu arbeiten
• Automatisierte Datenanalyse mit Python (optional)

Die Position ist für Menschen mit Behinderungen geeignet. Bewerber mit Behinderungen werden bei grundsätzlich gleicher Eignung, Befähigung und beruflicher Leistung bevorzugt.